(57)【要約】【課題】  繊維補強コンクリートから迅速に精度よく有機繊維を分取する方法を提供する。【解決手段】  有機繊維を含有してなる繊維補強コンクリートの中から繊維を取り出す装置であり、下記１）〜４）の装置の組合せからなる繊維取り出し装置。１）粗骨材を除去するためのかご状のふるい、２）原動機を有した攪拌機と繊維取り出し口があるタンクからなる攪拌装置、３）混合物中より繊維のみを取り出す繊維取り出し装置、４）循環ポンプ、沈殿槽からなる循環装置、【選択図】  図４
2005095825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機繊維を含有してなる繊維補強コンクリートの中から繊維を取り出す装置であり、下記１）〜４）の装置の組合せからなる繊維取り出し装置。
１）粗骨材を除去するためのかご状のふるい、
２）原動機を有した攪拌機と繊維取り出し口があるタンクからなる攪拌装置、
３）混合物中より繊維のみを取り出す繊維取り出し装置、
４）循環ポンプ、沈殿槽からなる循環装置、
【請求項２】
繊維補強コンクリートをかご状のふるい（Ａ）に投入して水中で回転させることによって粗骨材を除去し、該かご状のふるい（Ａ）から水中に流出した混合物を水中にて攪拌装置にて攪拌し、さらに混合物中の繊維を水と一緒に繊維取り出し用のふるい（Ｂ）でろ過することを特徴とする請求項１記載の繊維取り出し装置。
【請求項３】
繊維補強コンクリート中に含有する有機繊維がポリビニルアルコール系繊維あるいはポリオレフィン系繊維である請求項１または２記載の繊維取り出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機繊維を含有してなる繊維補強コンクリート中の繊維を取り出す装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネルや高架橋のコンクリートが部分的に剥落して危険をもたらすといった報告が数多くなされており、社会的基盤となる構造物の劣化が問題になっている。コンクリート片の剥落の原因は様々であるが、剥落を防止するための手法として新設あるいは補修の際に、少なくとも表面部分のコンクリートに繊維を混入させる方法が注目されつつある。例えばトンネルの二次覆工に鋼繊維を混入することに関しては多くの公知技術がある。しかし、鋼繊維は素材として腐食する危険性があることに加えて、施工時に人体に突き刺さる危険性が指摘されており、それらの危険性のない有機繊維への期待が高まりつつある。
有機繊維からなる補強繊維がその効果を発揮するためにはコンクリート中にそれらが均一に分散している必要がある。これを検証するためには、例えば繊維補強コンクリートから採取した繊維量を実測するという手段が考えられる。鋼繊維の場合には日本土木学会規準「鋼繊維補強コンクリートの鋼繊維混入率試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｆ５５４−１９９９）の「Ａ．洗い分析試験方法」に示されるように試料に水をかけながら鋼繊維を採取するという方法が従来から存在する。この場合、鋼繊維が磁石に引き寄せられる性質を利用する方法が推奨されている。また、同規準の「Ｂ．磁気探査方法」は電磁誘導を利用して鋼繊維混入率を測定するものである。しかし磁性を持たない有機繊維の場合には上記のいずれの方法をも用いることが出来ないために手作業で分取せざるを得なかった。
【０００３】
また、繊維を分離する方法としては有底筒状の回転かごに鋼繊維、ガラス繊維あるいは炭素繊維を含むフレッシュモルタルを投入して、その中に水を注入し、かごを回転させることによってモルタルをかごの外に流出せしめ、かごの内部に繊維を残存させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法は粗骨材を含む有機繊維補強コンクリートの場合には適用できない。何故ならば、かごの中に通り抜けられない粗骨材が残るからである。また、上記方法において、繊維分離試験装置の回転装置は大きなフレームに取り付けた電気モーター、プーリー、ベルトおよび操作盤から構成されている。さらに流出したモルタルを収容する水槽はテーブルジャッキで昇降させる構造となっているが、これらの装置は大きく、重いので、容易に分解して移送できるものではない。また、１ｋｇのモルタルから繊維を分離するために時間がかかる。コンクリートから繊維を取り出す場合には、通常空気量測定用サンプルをそのまま繊維量測定用のサンプルとして利用するために一つのサンプルの量は７リットル、すなわち約１６ｋｇにもなる。従って、この方法が仮にコンクリートの場合にも適用できたとしても、一つのサンプルについて２時間程度の長時間の作業を要することになる。
このように従来の繊維補強コンクリート中の繊維の分離採取技術にはいくつもの問題があった。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−０５４４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は上記課題点を鑑み、鋭意検討を行った結果、粗骨材を除去するためのふるい、攪拌装置、混合物より繊維のみを取り出す装置、循環装置の４つの装置を組み合わせることにより、有機繊維補強コンクリートから迅速に精度よく有機繊維を分取できることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、有機繊維を含有してなる繊維補強コンクリートの中から繊維を取り出す装置であり、下記１）〜４）の装置の組合せからなる繊維取り出し装置に関する。
１）粗骨材を除去するためのかご状のふるい、
２）原動機を有した攪拌機と繊維取り出し口があるタンクからなる攪拌装置、
３）混合物中より繊維のみを取り出す繊維取り出し装置、
４）循環ポンプ、沈殿槽からなる循環装置、
また本発明は、好ましくは繊維補強コンクリートをかご状のふるい（Ａ）に投入して水中で回転させることによって粗骨材を除去し、該かご状のふるい（Ａ）から水中に流出した混合物を水中にて攪拌装置にて攪拌し、さらに混合物中の繊維を水と一緒に繊維取り出し用のふるい（Ｂ）でろ過することを特徴とする上記の繊維取り出し装置であり、さらに好ましくは繊維補強コンクリート中に含有する有機繊維がポリビニルアルコール系繊維あるいはポリオレフィン系繊維である上記の繊維取り出し装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によって従来、多くの労力と時間を必要としていた繊維補強コンクリートからの有機繊維の分離採取が迅速にかつ精度良く実施できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の装置は、１）粗骨材を除去するかご状のふるい、２）原動機を有した攪拌機と繊維取り出し口があるタンクからなる攪拌装置、３）混合物中より繊維のみを取り出す繊維取り出し装置、４）循環ポンプ、沈殿槽からなる循環装置、の４つの装置の組合せにより成り立っていることが重要である。以下に詳細に説明する。
まず、上記１）の装置は適当な目開きを有するかご状のふるい（Ａ）であることが好ましく、このふるい（Ａ）の目開きＷ１（ｍｍ）とした場合、粗骨材最小粒径をＧｍｉｎ、繊維長をＬｆとした時にＷ１は式１の条件を満足することがさらに好ましい。
【０００９】
【数１】
2005095825.tif 000003
【００１０】
上式１の条件を満足する目開きであれば統計上、粗骨材の約９割を除去し、かつ繊維を分離することが可能となる。また粗骨材と他の成分を分離するためには繊維補強コンクリートを攪拌することが効率的であり、このときふるい（Ａ）が図１に示すように円筒状であってかつ取手が付属しているような構造である場合、機械を用いることなく人力で容易に攪拌させることが可能である。さらに繊維補強コンクリートを投入した前述のかご状のふるい（Ａ）を、水を張った容器に入れて水中で回転させることによって、粗骨材を容易に他の材料から分離させることが可能となる。
【００１１】
次に上記２）の装置について説明する。スラリーから有機繊維を分取するには各成分の比重の差を利用することが効率的である。例えば細骨材は通常２．５〜２．７、セメントは３．１〜３．２の比重を有しているのに対して、有機繊維は、例えばポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維は０．９〜１．０、ポリビニルアルコール繊維は１．２〜１．４、ポリアミド繊維は１．１〜１．２、アラミド繊維は１．３〜１．５という相対的に低い比重を有している。この比重差を利用して繊維を水スラリーから分取するのであるが、本発明者らはスラリーを図２に示すようなペラ付きの攪拌装置を用いて攪拌すると選択的に繊維が液面付近に浮くこと、およびそのペラをスラリーの入った容器の底面から１ｃｍ程度にまで近寄せることによって繊維が底部にほとんど堆積することなく液面付近にまで浮上させられることを見出した。
【００１２】
また、攪拌機の水負荷動力、羽根径、及び必要モーター動力の関係は式２の条件で算出することができる。この式２の関係式よりスラリーを攪拌する容器に対して好適なペラを取り付け攪拌することにより繊維が回遊する層を生成させることができ、さらに繊維が層になっている部分に繊維の取り出し口を取り付けることで、容器の外へ繊維と水を容易に排出できる装置とすることができる。また本発明の攪拌機は使用地域の電源周波数に何等影響されることなく使用することができる。
【００１３】
【数２】
2005095825.tif 000004
【００１４】
さらに上記３）の装置について説明する。図３に示すような、適当な目開きのふるい（Ｂ）を攪拌容器から排出されたスラリーの下に２段にして設置することにより繊維のみがふるい（Ｂ）に掛かり分取されることを見出した。さらにふるい（Ｂ）の下に適当な隙間を設けて板を取り付けることで、攪拌容器から排出される時に繊維はふるいから抜け落ちるのを防ぐとともに、繊維以外の混合物は系外に流出させることができることを見出した。ここでふるい（Ｂ）は繊維長をＬｆ（ｍｍ）、細骨材粒子径分布の５０％に相当する中央値である平均粒径をＳａｖｅ（ｍｍ）、細骨材粒度分布の標準偏差をσＳ（ｍｍ）とした時に下記式３の条件を満足するような目開きＷ２（ｍｍ）を有するふるいであることが好ましい。
【００１５】
【数３】
2005095825.tif 000005
【００１６】
Ｗ２≧（Ｓａｖｅ−σＳ）ｍｍであると統計上、８割強の細骨材がふるい（Ｂ）を通過する。一方、Ｗ２がＷ２≦〔Ｌｆ×ｓｉｎ（π／４）〕／２を満足することが好ましい理由は以下のとおりである。図３に示すように目開きＷ２のふるい（Ｂ）の上に繊維がふるい（Ｂ）の目に対して４５°の角度で乗った場合、ふるい（Ｂ）を通って落下するのは、Ｗ２が２×Ｗ２＞〔Ｌｆ×ｓｉｎ（π／４）〕となる場合である。従ってＷ２≦〔Ｌｆ×ｓｉｎ（π／４）〕／２を満足するようなＷ２であればふるい（Ｂ）に掛かるために落下しないことになる。
【００１７】
次に４）の装置について図４を用いて説明する。図４は本発明の繊維取り出し装置のフローシートを示す概略図である。繊維を分取する際に繊維６と混合物が攪拌槽１から出てくる。繊維６はふるい（Ｂ）７にて採取されるが、繊維以外の混合物はふるい（Ｂ）７から流出して循環槽４の中に残る。この混合物の中から水１１だけを循環ポンプ１０にて攪拌槽１に再投入することで攪拌槽１の中に繊維を連続して分取することができる。このとき循環した水１１を攪拌槽１の中心部へ返すことで繊維の浮上を促し分取の効率を上げることができることを見出した。さらに循環槽４の中に段をつけることでふるい（Ｂ）７から流出した水とそれ以外の混合物を分離することができ、循環ポンプ１０の長時間連続運転が可能になることを見出した。
【００１８】
本発明の繊維取り出し装置に適用される繊維補強コンクリート中に含有する有機繊維は特に限定されないが、取扱い性および得られるコンクリート成型品の強度、耐アルカリ性の面からポリビニルアルコール系繊維あるいはポリオレフィン系繊維であることが好ましい。
【００１９】
以下実施例によって、本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何等限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
表１に示した配合のポリビニルアルコール繊維混入コンクリートを練り混ぜ、そのうちの７リットル分の繊維補強コンクリートを採取した。このサンプルを図１に示すような目開き１５ｍｍ、直径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍのかご状のふるい（Ａ）に投入した後に水中で回転させて粗骨材を分離した。さらに図２に示した攪拌装置（３枚羽根フラットパドル、ペラ直径２２０ｍｍ、ペラ回転数３６０ｒｐｍ、容器内径５００ｍｍ）を用いて残ったスラリーを攪拌し、目開き２．５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、深さ６０ｍｍ、底板長さ２００ｍｍ、幅２３０ｍｍ、厚さ３ｍｍのふるい（Ｂ）を二段にし、図４に示す繊維取り出し装置にて分取した。採取した繊維補強コンクリートから繊維を分取するまでに要した時間は２０分であった。
【００２１】
［実施例２］
表２に示した配合のポリプロピレン繊維混入コンクリートを練り混ぜ、そのうちの７リットル分の繊維補強コンクリートを採取した。実施例１と同様の操作を行って繊維の分取を行った。分取に要した時間は１５分であった。
【００２２】
［比較例１］
表１に示した配合のポリビニルアルコール繊維混入コンクリートを練り混ぜ、そのうちの７リットル分の繊維補強コンクリートを採取した。コンクリートを少量ずつふるいの上にて水で洗い流して手で繊維を取り出した。繊維の分取に要した時間は５０分であった。
【００２３】
［比較例２］
表２に示した配合のポリプロピレン繊維混入コンクリートを練り混ぜ、そのうちの７リットル分の繊維補強コンクリートを採取した。スラリー中から繊維をすくい取るためのふるい（Ｂ）の目開きが１３ｍｍであること以外には実施例２と同様の操作を行って繊維の分取を行った。この場合、上記のふるいを素通りする繊維が多く繊維の分取にやや時間を要し、繊維の分取に要した時間は４５分であった。
【００２４】
【表１】
2005095825.tif 000006
【００２５】
【表２】
2005095825.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の方法によって従来、多くの労力と時間を必要としていた繊維補強コンクリートからの有機繊維の分離採取が迅速にかつ精度良く実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のかご状のふるい（Ａ）を示す図。
【図２】本発明の原動機付き攪拌機と攪拌ぺラを示す図。
【図３】本発明のふるい（Ｂ）に繊維が分取された状態を示す図。
【図４】本発明の繊維取り出し装置のフローシートを示す概略図。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ；ふるい（Ｂ）の網目
Ｂ：ふるい（Ｂ）の目開きＷ２（ｍｍ）
Ｃ；分取された繊維〔繊維長Ｌｆ（ｍｍ）〕
１；攪拌槽
２；攪拌装置
３；濾過装置
４；循環槽
５；水流
６；繊維
７；ふるい（Ｂ）
８；繊維取り出しカゴ
９；循環水沈殿槽
１０；循環ポンプ
１１；循環水
【図１】
2005095825.tif 000008
【図２】
2005095825.tif 000009
【図３】
2005095825.tif 000010
【図４】
2005095825.tif 000011